刺穿油气藏

( 一) 刺穿圈闭的形成机理

刺穿构造是指地下深处的岩体侵入到上覆沉积岩中而形成的构造。地下岩体刺穿沉积岩层时,使储集层发生变形,并直接以刺穿岩体遮挡而形成的闭合低势区,称为刺穿圈闭。至于那些受岩体侵入或塑性地层流动影响,使储集层上拱发生变形、变位 ( 断层)而形成的圈闭,则称为隐刺穿背斜和断层圈闭,它们在分类上属于背斜圈闭和断层圈闭的范畴。刺穿圈闭和隐刺穿背斜圈闭的根本区别在于前者有岩体刺穿储集层,而后者则不存在刺穿岩体。

造成刺穿的可塑性岩体包括盐、膏盐、软泥和岩浆岩等,它们形成的刺穿圈闭相应地称为盐、膏盐、软泥及岩浆岩刺穿圈闭。但以盐、膏盐和软泥最为常见。

刺穿圈闭除上倾方向被侵入岩体封闭外,储集层上方存在非渗透性岩层,下方和下倾方向被油气高等势面和非渗透性岩层联合封闭,也是不可缺少的。刺穿圈闭的闭合面积同样是通过由储集层顶面溢出点的构造等高线与刺穿岩体封闭线联合构成的闭合区加以确定。

形成刺穿 ( 包括隐刺穿) 构造的基本条件是: ①一定埋深所造成的温度和压力,以达到或超过岩盐、膏盐和软泥岩软化点所需的温、压,使盐、膏盐和软泥岩呈可塑性状态,这是造成刺穿或隐刺穿的前提条件,可塑性盐、膏盐和软泥岩的厚度愈大,形成刺穿或隐刺穿构造的机会也愈大; ②差异负荷地带常是刺穿或隐刺穿发育的有利地带,因为可塑性岩层总是自高压 ( 负荷) 区向低压区方向运动,在差异负荷地带,因压力突然减小,易诱发可塑性岩体向上拱起形成底辟构造; ③在三角洲退覆沉积体系中,发育粘土沉积的前三角洲泥,不断被密度较大的砂质沉积所覆盖,造成密度倒置,随着三角洲沉积体的前积作用,必然造成前积方向压力不均衡,导致具有高异常流体压力的可塑性软泥沿密度分界面向上拱起和刺穿。

在发育软泥沉积的前三角洲,或发育蒸发岩的与成盐凹陷相邻近的同生断层 - 逆牵引背斜带,或构造应力集中而形成的挠曲带、断裂带和褶皱构造带,常常是刺穿构造和圈闭发育的有利地带。

( 二) 刺穿油气藏的特点

在刺穿圈闭中聚集工业规模的石油和天然气,即成为刺穿油气藏。刺穿油气藏的基本特征是油气在上倾方向一侧被刺穿岩体所限,其下倾方向油 ( 气) 水边界仍与构造等高线保持平行或基本平行; 刺穿油气藏中的含油气层,除盐帽中的岩性油气藏外,大多数呈层状展布,具有较好的孔渗性,而且连通性较好。

图 4 -19 美国加利福尼亚州圣马利亚盆地

( 三) 刺穿油气藏的主要类型

在各类刺穿构造中,以盐和软泥刺穿最为重要,下面着重介绍与盐刺穿有关的圈闭和油气藏类型。

由于盐刺穿构造是一种生长构造 ( 与沉积物堆积作用同时发生的变形所造成的构造) ,在形成刺穿圈闭的同时,常伴随有断裂、岩性尖灭、不整合圈闭,以及刺穿岩层上方的隐刺穿背斜和断层圈闭,这些圈闭内同样可以形成相应的油气藏。这些油气藏根据与刺穿岩体的关系可分为两类:

1) 直接与刺穿岩体有关的圈闭和油气藏 ( 图 4 - 20,Ⅰ① ~ ③) 。包括: ① 盐栓( 核) 遮挡的圈闭和油气藏; ②盐帽遮挡的圈闭和油气藏; ③盐帽内的透镜状圈闭和油气藏。

图 4 -20 与盐丘有关的油气藏理想图示( 转引自潘钟祥,1986)

2) 与刺穿岩体有成因联系的伴生圈闭和油气藏 ( 图 4 - 20,Ⅱ① ~ ④) 。包括: ①盐背斜圈闭和油气藏; ②断层圈闭和油气藏; ③盐栓周围的不整合圈闭和油气藏; ④岩性尖灭圈闭和油气藏。

在上述各种与盐刺穿有关的油气藏中,以深层潜伏盐丘之上的背斜油气藏最为重要,其次是断层油气藏,再次则为浅层盐丘之上的背斜油气藏和盐栓遮挡的油气藏。但需要注意的是,世界上虽然许多盐丘构造是产油的,但并不是所有的由侵入岩形成的圈闭都产油。在与盐、软泥、火山岩侵入体等有关的刺穿构造中,有许多圈闭是不产油的。在油气勘探过程中,对刺穿构造 ( 圈闭) 的评价,要视当地的具体地质条件,尤其是生油条件而定。

刺穿构造按刺穿岩体性质的不同,可以分为盐体刺穿、泥火山刺穿和岩浆岩刺穿等。目前世界上在这三种刺穿构造形成的圈闭中都已发现了油气藏。但是,从分布的广泛性来看,盐丘刺穿更为重要。如在罗马尼亚、波兰、墨西哥、安哥拉、加蓬、联邦德国、美国和前苏联等,都发现有相当数量的盐丘刺穿类型的油气藏。其中以美国墨西哥湾最重要,那里有上百个盐丘,含有丰富的油气。据统计,世界上约有 45% 的天然气和 11% 的石油是产自盐丘地区。而与泥火山、岩浆岩刺穿有关的油气藏,仅在个别地区有所发现。

地下深处的盐体,侵入并刺穿上覆的沉积岩层,形成刺穿圈闭,其中聚集了油气则称为盐体刺穿油气藏。例如罗马尼亚喀尔巴阡山前带的莫连尼油田的油藏,就是属于这种类型的油气藏。该油田是盐体侵入并刺穿了上覆第三系渐新统和上新统的砂岩储集层,从而形成了盐体刺穿圈闭及其油气藏,如图4 -21 所示。此外,在美国的墨西哥地区、前苏联的恩巴地区、西欧的北海盆地、西非的加蓬等地区都广泛分布有这种类型的油气藏。

图 4 -21 莫连尼油田剖面图( 据 Брод,1956)

前苏联阿普歇伦半岛的洛克巴丹油气田中的油气藏,是由于泥火山刺穿作用形成圈闭条件,油气聚集其中而形成的油气藏。该油田为一背斜构造,构造顶部被泥火山刺穿,第三系上新统储集层沿上倾方向与泥火山刺穿体接触,形成圈闭条件,其中聚集了油气,就形成了这类油气藏,如图 4 -22 所示。我国新疆准噶尔盆地南部的独山子油田,也有泥火山活动。此外,在尼日尔河三角洲、缅甸的阿拉康海岸,以及特立尼达岛等地,也都有泥火山活动及与其有关的油气藏。

地下深处的岩浆侵入并刺穿上覆沉积岩层,形成刺穿圈闭,后来油气在其中聚集,就形成了岩浆刺穿油气藏。这类油气藏比较少见,在墨西哥曾发现过这种类型的油气藏,如图 4 -23 所示。

图 4 -22 洛克巴丹油气田剖面图( 据 Брод,1956 修改)

图 4 -23 墨西哥某油田剖面图( 据 Брод,1956)